Welche Arten von Lichtquellen gibt es?
Natürliche Lichtquellen (z. B. Sonne, Sterne)
Künstliche Lichtquellen (z. B. Kerze, Glühlampe, Laser)
Welches bekannte Weltraumteleskop ist ein Reflektor?
Das Hubble-Weltraumteleskop
Frage: Wodurch wurde früher ein Bild auf Film festgehalten?
Antwort: Durch lichtempfindliche Silberverbindungen (z. B. Bromsilber).
Frage: Was entsteht zuerst auf dem Film?
Negativbild
Frage: Wie funktioniert eine Digitalkamera?
Antwort: Über den lichtelektrischen Effekt in Halbleiter-Pixeln.
Frage: Wie stellt ein Fotoapparat scharf?
Antwort: Durch Veränderung der Bildweite (Abstand Objektiv–Film).
Frage: Wozu dient die Irisblende?
Antwort: Sie reguliert die Lichtmenge, die auf den Film oder Sensor fällt.
Frage: Welche Blendenwerte sind typisch?
Antwort: 2,8 – 4 – 5,6 – 8 – 11 – 16 – 22.
Was passiert bei einer kleinen Blendenöffnung?
weniger Licht
größere Schärfentiefe.
Was bedeutet Schärfentiefe?
Antwort: Der Entfernungsbereich, in dem Objekte gleichzeitig scharf erscheinen.
Frage: Wozu dient der Verschluss im Fotoapparat?
Antwort: Er bestimmt die Belichtungszeit.
Frage: Was ist Bewegungsunschärfe?
Antwort: Unschärfe durch Bewegung des Objekts während der Belichtung.
Frage: Was ist ein Dia?
Antwort: Ein durchsichtiges Positivbild auf Film.
Frage: Wie wird ein Dia betrachtet?
Antwort: Durch Projektion mit einer Sammellinse auf eine Leinwand.
Frage: Warum braucht ein Projektor eine starke Lampe?
Antwort: Wegen der sehr großen Bildvergrößerung.
Frage: Wozu dient der Hohlspiegel im Projektor?
Antwort: Er reflektiert Licht zurück durch das Dia.
Frage: Wozu dient die Kondensorlinse?
Antwort: Sie bündelt das Licht, sodass möglichst viel davon durch das Dia fällt.
Frage: Wozu dient ein Tageslichtprojektor?
Antwort: Zur Vergrößerung transparenter Folien auf eine Leinwand.
Frage: Welche Hauptteile hat ein Tageslichtprojektor?
Lampe
Hohlspiegel
Kondensorlinse
Sammellinse
Umlenkspiegel
Frage: Wozu dient der Umlenkspiegel beim Tageslichtprojektor?
Antwort: Er lenkt das Bild zur Leinwand und sorgt für eine aufrechte Darstellung.
Frage: Welches biologische Vorbild hat der Fotoapparat?
Das menschliche Auge
Frage: Beispielanwendung einer Fresnellinse?
Antwort: Zusatzspiegel für Wohnwagen oder Wohnmobile.
Frage: Was ist eine Linsenkombination?
Antwort: Zwei oder mehr Linsen, die gemeinsam wirken.
Frage: Wo werden Linsenkombinationen verwendet?
Antwort: Zum Beispiel in Kameras oder Brillen.
Frage: Formel für eine Linsenkombination (Brennweiten)?
Antwort: 1/f = 1/f1 + 1/f2
Frage: Was ist die Brechkraft einer Linse?
Antwort: Der Kehrwert der Brennweite.
Frage: Formel für die Brechkraft?
Antwort: D = 1 / f
Frage: Einheit der Brechkraft?
Antwort: Dioptrie (dpt).
Frage: Brechkraft einer Linse mit f = 1 m?
Antwort: 1 dpt.
Frage: Brechkraft einer Linse mit f = 0,5 m?
Antwort: 2 dpt.
Frage: Formel für die Brechkraft bei Linsenkombinationen?
Antwort: D = D1 + D2
Frage: Wie berechnet man die Brillenstärke?
Antwort: D1 = D – D2
Frage: Vorzeichen der Brillengläser?
positiv → Weitsichtigkeit
negativ → Kurzsichtigkeit
Frage: Was bedeutet „Mikroskop“?
Antwort: „Kleines betrachten“ (griechisch).
Frage: Wer erfand vermutlich das Mikroskop?
Antwort: Zacharias Janssen (1590).
Frage: Aus welchen zwei Linsen besteht ein Mikroskop?
Antwort: Objektiv und Okular.
Frage: Was ist das Objektiv?
Antwort: Die Linse nahe am Objekt.
Frage: Was ist das Okular?
Antwort: Die Linse nahe am Auge (funktioniert wie eine Lupe).
Frage: Was ist der Tubus?
Antwort: Ein schwarzes Rohr zwischen Objektiv und Okular.
Frage: Wozu dient der Tubus?
Antwort: Er verhindert störendes Seitenlicht.
Frage: Warum braucht man Geräte für weit entfernte Objekte?
Antwort: Weil der Sehwinkel sehr klein ist und Details nicht erkennbar sind.
Frage: Wer erfand das astronomische Fernrohr?
Antwort: Johannes Kepler (1611).
Frage: Woraus besteht ein astronomisches Fernrohr?
Frage: Aufgabe des Objektivs im Fernrohr?
Antwort: Es erzeugt ein Zwischenbild.
Frage: Aufgabe des Okulars?
Antwort: Es vergrößert das Zwischenbild.
Frage: Wann entstehen parallele Strahlen im Objektiv?
Antwort: Wenn der Gegenstand sehr weit entfernt ist.
Frage: Formel für die Länge des Fernrohrs?
Antwort: e = f1 + f2
Frage: Warum werden optische Geräte verwendet?
Antwort: Sie helfen dem Menschen, mehr zu sehen, als das Auge allein erkennen kann.
Frage: Welches einfache Modell wird zur Erklärung optischer Geräte benutzt?
Antwort: Eine Sammellinse (Augenlinse) und ein Schirm (Netzhaut).
Frage: Warum ist das Auge wichtig für optische Geräte?
Antwort: Weil wir nur mit dem Auge sehen können, was das Gerät erzeugt.
Frage: Wie nah kann ein Mensch normalerweise scharf sehen?
Antwort: Mit Akkommodation etwa 10 cm, ohne Akkommodation etwa 25 cm.
Frage: Was soll bei optischen Geräten eigentlich vergrößert werden?
Antwort: Nicht der Gegenstand selbst, sondern das Bild auf der Netzhaut.
Frage: Was ist der Sehwinkel?
Antwort: Der Winkel, unter dem ein Objekt vom Auge gesehen wird.
Wie beeinflusst der Sehwinkel das Bild auf der Netzhaut?
Je größer der Sehwinkel, desto größer ist das Netzhautbild.
Frage: Was ist die einfachste Möglichkeit, den Sehwinkel zu vergrößern?
Antwort: Eine Lupe.
Frage: Wie funktioniert eine Lupe grundsätzlich?
Antwort: Sie vergrößert den Sehwinkel eines Gegenstandes.
Frage: Wann kann das Auge entspannt scharf sehen?
Antwort: Wenn die Lichtstrahlen parallel ins Auge fallen (Strahlen aus dem Unendlichen).
Frage: Wann erzeugt eine Sammellinse parallele Strahlen?
Antwort: Wenn der Gegenstand im Brennpunkt der Linse steht.
Frage: Wovon hängt die Vergrößerung einer Lupe ab?
Antwort: Vom Verhältnis der Sehwinkel mit und ohne Lupe.
Frage: Formel für die Vergrößerung einer Lupe (Sehwinkel)?
Antwort: V = αm / αo
Frage: Alternative Definition der Vergrößerung?
Antwort: V = Bm / Bo
Frage: Formel zur Berechnung der Lupenvergrößerung?
Antwort: V = s / f
Frage: Was bedeutet s in der Lupenformel?
Antwort: Die deutliche Sehweite (25 cm).
Frage: Beispiel: Vergrößerung bei f = 5 cm?
Antwort: V = 5
Frage: Wie groß ist die maximale Vergrößerung einer Lupe ungefähr?
Antwort: Etwa V = 20.
Warum ist die Vergrößerung begrenzt?
Antwort: Sehr kleine Brennweiten würden extrem dicke Linsen erfordern.
Frage: Warum wurden Fresnellinsen entwickelt?
Antwort: Um große, schwere Linsen leichter zu machen.
Frage: Wo wurde das Galileische Fernrohr ursprünglich erfunden?
Antwort: In Holland.
Frage: Welche Linse wird beim Galileischen Fernrohr als Okular verwendet?
Antwort: Eine Zerstreuungslinse (konkave Linse).
Frage: Wo befindet sich das Okular beim Galileischen Fernrohr im Strahlengang?
Antwort: Vor dem Zwischenbild.
Frage: Wie lautet die Tubuslänge des Galileischen Fernrohrs?
e = f₁ − f₂
Frage: Warum muss der Tubus verstellbar sein?
Antwort: Damit man bei unterschiedlich weit entfernten Objekten ein scharfes Bild einstellen kann.
Frage: Warum nennt man das Galileische Fernrohr auch terrestrisches Fernrohr?
Antwort: Weil das Bild aufrecht und nicht seitenverkehrt ist und es daher gut für Beobachtungen auf der Erde geeignet ist.
Frage: Warum ist eine große Vergrößerung bei Sternen wenig hilfreich?
Antwort: Sterne erscheinen selbst bei starker Vergrößerung nur als Lichtpunkte.
Warum muss der Tubus verstellbar sein
Damit man bei unterschiedlich weit entfernten Objekten ein scharfes Bild einstellen kann.
Karte 6
Warum nennt man das Galileische Fernrohr auch terrestrisches Fernrohr?
Weil das Bild aufrecht und nicht seitenverkehrt ist und es daher gut für Beobachtungen auf der Erde geeignet ist.
Warum ist eine große Vergrößerung bei Sternen wenig hilfreich?
Frage: Was ist für Astronomen wichtiger als eine große Vergrößerung?
Antwort: Möglichst viel Licht zu sammeln, um lichtschwache Sterne sehen zu können.
Frage: Wie erreicht man mehr Lichteinfall bei Teleskopen?
Antwort: Durch einen möglichst großen Objektivdurchmesser.
Frage: Welches Verhältnis beschreibt den Lichtgewinn eines Fernrohrs?
Antwort: Verhältnis der Fläche der Objektivlinse zur Fläche der Pupille.
Frage: Welche Probleme entstehen bei sehr großen Linsen?
schwer herzustellen
Abbildungsfehler (Randstrahlen treffen Brennpunkt nicht genau)
großes Gewicht
Farbzerlegung (chromatische Aberration)
Frage: Wie löst man die Probleme großer Linsen?
Antwort: Durch die Verwendung von Spiegeln statt Linsen.
Frage: Wie funktioniert ein Spiegelteleskop?
Licht → Hohlspiegel → kleiner Planspiegel (45°) → seitliches Okular.
Frage: Welche Vorteile hat ein Spiegelteleskop?
keine Farbzerlegung
leichter herzustellen
kürzerer Tubus
bequemere Beobachtungsposition
Frage: Wie nennt man Teleskope mit Spiegeln?
Reflektoren
Frage: Wie nennt man Teleskope mit Linsen?
Refraktoren
Frage: Wie ist eine Fresnellinse aufgebaut?
Antwort: Sie besteht aus ringförmigen Stufen statt einer durchgehenden Linse.
Frage: Vorteil der Fresnellinse?
Antwort: Große Linse bei geringem Gewicht.
Frage: Nachteil der Fresnellinse?
Antwort: Das Bild wird durch die Ringstruktur etwas gestört.
Warum ist das Auge für Beobachtungen zur Brechung wichtig?
Weil im Auge selbst Lichtbrechungen stattfinden, die das Sehen ermöglichen.
Welche Funktion hat die Lederhaut?
Sie bildet die äußere Hülle des Auges und geht vorne in die durchsichtige Hornhaut über.
Welche Aufgabe hat die Aderhaut?
Sie dient der Ernährung des Auges.
Was sind Iris und Pupille?
Die Iris (Regenbogenhaut) bildet die Pupille (Sehloch) und reguliert durch Vergrößerung oder Verkleinerung die Lichtmenge, die ins Auge fällt.
Warum darf weder zu viel noch zu wenig Licht ins Auge gelangen?
Zu viel Licht kann die Netzhaut schädigen, zu wenig Licht verhindert das Sehen.
Wo befinden sich die lichtempfindlichen Zellen im Auge?
: In der Netzhaut, der inneren Haut des Auges.
Welche Sinneszellen befinden sich in der Netzhaut?
Zäpfchen und Stäbchen.
Welche Funktion haben die Zäpfchen?
e ermöglichen bei hellem Licht das Farbsehen.
Welche Funktion haben die Stäbchen?
Sie ermöglichen bei schwachem Licht das Erkennen von Hell-Dunkel-Unterschieden.
Warum sieht man bei wenig Licht nur Grautöne?
Weil die Zäpfchen bei schwachem Licht nicht funktionieren und nur die Stäbchen aktiv sind.
Welche Aufgabe hat der Sehnerv?
Er leitet die Sinneseindrücke von der Netzhaut zum Gehirn.
In welche zwei Kammern teilt die Iris das Auge?
In eine vordere Kammer mit Kammerwasser und eine hintere Kammer mit Glaskörper.
Welche Art Linse befindet sich im Auge?
Eine Konvexlinse.
Durch welche Teile wird ein Lichtstrahl im Auge gebrochen?
Hornhaut, Kammerwasser, Linse und Glaskörper.
Wie groß ist der Anteil der Linse an der gesamten Brechkraft des Auges?
Etwa ein Drittel.
Warum ist die Netzhaut kugelförmig und nicht flach?
Damit trotz des kleinen Abstandes zwischen Linse und Brennebene überall scharfe Bilder entstehen.
Wo sieht das Auge besonders scharf?
In der Nähe der optischen Achse im gelben Fleck.
Was ist die Fovea centralis?
Die Netzhautgrube im gelben Fleck mit besonders hoher Zäpfchendichte.
Welche Sinneszellen fehlen in der Fovea centralis?
Stäbchen.
Was versteht man unter Akkommodation?
Die Anpassung der Brechkraft der Linse, um Gegenstände in verschiedenen Entfernungen scharf zu sehen.
Wie verändert sich die Linse bei der Akkommodation für nahe Gegenstände?
Sie wird durch den Ringmuskel zusammengedrückt und dadurch dicker.
Was ist der Nahpunkt?
Der Punkt, bis zu dem ein normalsichtiges Auge noch scharf sehen kann (ca. 10 cm).
Was versteht man unter der deutlichen Sehweite?
Die Entfernung, in der man ohne Akkommodation noch scharf sehen kann (ca. 25 cm).
Warum entsteht Alterssichtigkeit?
Weil die Linse mit dem Alter verhärtet und sich nicht mehr gut verformen lässt.
Welche Linse enthält eine Lesebrille?
Eine Sammellinse (Konvexlinse).
Warum ist langes Lesen anstrengend für die Augen?
Weil der Ringmuskel dauerhaft die Linse zusammendrücken muss.
Warum können Menschen räumlich sehen?
Weil zwei Augen leicht unterschiedliche Bilder aufnehmen.
Wie nutzt das Gehirn die zwei Bilder der Augen?
: Es kombiniert sie zu einem räumlichen, dreidimensionalen Eindruck.
Was ist der blinde Fleck?
Die Stelle der Netzhaut, an der der Sehnerv austritt und keine Stäbchen oder Zäpfchen vorhanden sind.
Warum bemerkt man den blinden Fleck normalerweise nicht?
Weil das andere Auge und das Gehirn die fehlende Information ergänzen.
Was ist Astigmatismus?
Eine Hornhautverkrümmung, bei der ein Kreis als Oval abgebildet wird.
Wie wird Astigmatismus korrigiert?Wie wird Astigmatismus korrigiert?
Mit einer Zylinderlinse in der Brille.
Was bedeutet Schielen?
Die Augen stehen nicht parallel.
Wie wird Schielen ausgeglichen?
Mit Prismen in einer Brille.
Was ist Kurzsichtigkeit?
Ein zu langer Augapfel, wodurch das Bild vor der Netzhaut entsteht.
Welche Linse korrigiert Kurzsichtigkeit?
Eine Zerstreuungslinse (Konkavlinse).
Was ist Weitsichtigkeit?
Ein zu kurzer Augapfel, wodurch das Bild hinter der Netzhaut entsteht.
Frage: Welche Linse korrigiert Weitsichtigkeit?
Antwort: Eine Sammellinse (Konvexlinse).
Frage: Was ist eine Gleitsichtbrille?
Antwort: Eine Brille mit stufenlosem Übergang zwischen Fern- und Nahbereich.
Frage: Wie kann eine Fehlsichtigkeit operativ korrigiert werden?
Antwort: Durch Laserbehandlung der Hornhaut, sodass sie die Form einer Korrekturlinse erhält.
Was versteht man unter Personalwirtschaft?
Funktionen eines Unternehmens, die sich mit Mitarbeitern sowie mit personellen und sozialen Aufgaben im Unternehmen beschäftigen.
Welche anderen Bezeichnungen gibt es für Personalwirtschaft?
Personalwesen
Personalmanagement
Personalpolitik
Human Resource Management (HRM)
Welche Fachgebiete umfasst die Personalwirtschaft?
Wie entstehen Linsen?
Antwort: Linsen entstehen, wenn ein Glaszylinder auf einer oder beiden Seiten rund geschliffen wird.
Frage: Warum heißen Linsen „Linsen“?
Antwort: Weil ihre Form der Hülsenfrucht Linse ähnelt.
Frage: Welche zwei Haupttypen von Linsen gibt es?
Konvexe Linsen
Konkave Linsen
Frage: Wie unterscheiden sich konvexe und konkave Linsen?
Konvexe Linsen: in der Mitte dicker als am Rand
Konkave Linsen: am Rand dicker als in der Mitte
Frage: Welche Formen konvexer Linsen gibt es?
bikonvex
plankonvex
konkavkonvex
Frage: Welche Formen konkaver Linsen gibt es?
bikonkav
plankonkav
konvexkonkav
Wie kann man sich eine bikonvexe Linse vorstellen?
Antwort: Als Zusammensetzung vieler kleiner Prismen.
Was ist die optische Achse?
Der Strahl, der senkrecht durch die Mitte der Linse verläuft und nicht abgelenkt wird.
Frage: Was passiert mit Parallelstrahlen bei einer Sammellinse?
Antwort: Sie werden gebrochen und treffen sich im Brennpunkt.
Frage: Wie viele Brennpunkte hat eine Linse?
Antwort: Zwei Brennpunkte (F1 und F2).
Frage: Was ist die Brennweite f?
Antwort: Der Abstand zwischen Brennpunkt und Linsenmitte.
Frage: Wie nennt man konvexe Linsen noch?
Antwort: Sammellinsen oder Brenngläser.
Frage: Wo werden Sammellinsen im Alltag verwendet?
Lupe
Lesebrille
Weitsichtigenbrille
Frage: Was ist die Brennebene?
Antwort: Eine Ebene senkrecht zur optischen Achse im Abstand der Brennweite f.
Frage: Was passiert mit Strahlen von einem Punkt auf der Brennebene?
Antwort: Sie verlassen die Linse parallel.
Frage: Was passiert mit schräg einfallenden Parallelstrahlen?
Antwort: Sie treffen sich nach der Linse in einem Punkt der Brennebene.
Frage: Wo liegen Gegenstand und Bild bei einer Linse?
Antwort: Auf verschiedenen Seiten der Linse.
Frage: Wann entsteht ein virtuelles Bild?
Antwort: Wenn der Gegenstand näher als die Brennweite vor der Linse steht.
Frage: Wie ist ein virtuelles Bild bei einer Sammellinse?
aufrecht
vergrößert
auf der gleichen Seite wie der Gegenstand
Frage: Was passiert, wenn der Gegenstand im Brennpunkt steht?
Antwort: Die Strahlen verlassen die Linse parallel → kein Bild entsteht.
Frage: Wie sind reale Bilder bei einer Sammellinse?
umgekehrt
auf der anderen Seite der Linse
Frage: Was passiert, wenn der Gegenstand im Abstand 2f steht?
Bild entsteht ebenfalls bei 2f
Bild ist gleich groß wie der Gegenstand.
Frage: Was passiert mit dem Bild, wenn der Gegenstand weiter entfernt ist als 2f?
Antwort: Das Bild wird kleiner und nähert sich dem Brennpunkt.
Frage: Was beschreibt die Linsengleichung?
Antwort: Den Zusammenhang zwischen Gegenstandsweite, Bildweite und Brennweite.
Frage: Wie lautet die Linsengleichung?
1/f = 1/g + 1/b
Frage: Was beschreibt der Abbildungsmaßstab?
Antwort: Das Verhältnis von Bildgröße zu Gegenstandsgröße.
Frage: Wie lautet die Formel für den Abbildungsmaßstab?
A = B/G = b/g
Warum sieht man unter Wasser nur einen begrenzten Bereich?
Durch Totalreflexion ist der maximale Sichtwinkel eingeschränkt.
Für Wasser gilt:
Grenzwinkel ≈ 48,5 Grad
Sichtfeld unter Wasser: 2 * 48,5 Grad = 97 Grad
Anwendung der Totalreflexion: Glasfaser
In Glasfasern wird Licht bei großen Einfallswinkeln total reflektiert.So können Lichtsignale über große Entfernungen übertragen werden
Was passiert bei einer planparallelen Platte?
Beim Eintritt: Brechung zum Einfallslot hin Beim Austritt: Brechung vom Einfallslot weg
Der Strahl tritt parallel wieder aus, ist aber seitlich versetzt.
Was ist der brechende Winkel eines Prismas?
Der brechende Winkel ist der Winkel zwischen den beiden brechenden Flächen eines Prismas.
Er beeinflusst die Gesamtablenkung des Lichtstrahls.
Reflexionsgesetz (gilt auch bei Totalreflexion)
Einfallswinkel = Reflexionswinkel
Der reflektierte Strahl liegt mit Einfallslot und einfallendem Strahl in einer Ebene.
Frage: Was bedeutet Marketing im Sinne des Marketingmanagements?
Antwort: Marketing bedeutet das Führen eines Unternehmens vom Markt her mit dem Ziel, Marketingziele zu erreichen, die aus den Unternehmenszielen abgeleitet sind.
Frage: Was versteht man unter Integration im Marketing?
Antwort: Integration ist der Prozess des Zusammenführens bislang selbstständig nebeneinander bestehender Aktivitäten zu einem übergeordneten Ganzen
Was versteht man unter Brechung?
Brechung ist die Richtungsänderung eines Lichtstrahls beim Übergang von einem durchsichtigen Medium in ein anderes.
Das Licht ändert an der Grenzfläche seine Ausbreitungsrichtung.
Warum erscheint die Münze im Wasser höher?
Das Licht wird beim Übergang von Wasser in Luft gebrochen. Das Auge verlängert die gebrochenen Strahlen geradlinig zurück.
Dadurch erscheint die Münze höher, als sie tatsächlich liegt
Was ist das Einfallslot?
Das Einfallslot ist eine gedachte Linie, die senkrecht auf der Grenzfläche im Auftreffpunkt des Lichtstrahls steht.
Alle Winkel werden zum Einfallslot gemessen.
Was ist der Einfallswinkel?
Der Einfallswinkel ist der Winkel zwischen einfallendem Lichtstrahl und Einfallslot.
Was ist der Brechungswinkel?
Der Brechungswinkel ist der Winkel zwischen gebrochenem Strahl und Einfallslot.
Wie verhalten sich Einfallswinkel und Brechungswinkel?
eim Übergang vom optisch dünneren ins optisch dichtere Medium:
→ Der Lichtstrahl wird zum Einfallslot hin gebrochen. → Der Brechungswinkel ist kleiner als der Einfallswinkel.
Beim Übergang vom optisch dichteren ins optisch dünnere Medium:
→ Der Lichtstrahl wird vom Einfallslot weg gebrochen. → Der Brechungswinkel ist größer als der Einfallswinkel.
Was ist der Brechungsindex n?
Der Brechungsindex beschreibt, wie stark ein Medium Licht bricht.
Formel: n = a / b
a = Halbsehne zum Einfallswinkel b = Halbsehne zum Brechungswinkel
Der Quotient bleibt konstant.
Was bedeutet „optisch dichter“?
Ein Medium ist optisch dichter, wenn sein Brechungsindex größer ist als der des Vergleichsmediums.
Je größer n, desto stärker wird der Strahl zum Einfallslot hin gebrochen.
Typische Brechungsindizes (bezogen auf Vakuum)
Luft: 1,0003
Wasser: 1,33
Eis: 1,31
Plexiglas: 1,48
Kronglas: 1,5–1,62
Flintglas: 1,61–1,76
Diamant: 2,42
Snelliussches Brechungsgesetz(entdeckt von Willebrord Snellius)
Einfallender Strahl, Einfallslot und gebrochener Strahl liegen in einer Ebene.
Das Verhältnis der Halbsehnen ist konstant.
Der Lichtweg ist umkehrbar.
Allgemeine Formel:
n1 * sin(alpha) = n2 * sin(beta)
alpha = Einfallswinkel beta = Brechungswinkel n1 = Brechungsindex des ersten Mediums n2 = Brechungsindex des zweiten Mediums
Was ist der Grenzwinkel der Totalreflexion?
Der Grenzwinkel ist der Einfallswinkel im optisch dichteren Medium, bei dem der Brechungswinkel 90 Grad beträgt.
Formel:
sin(Grenzwinkel) = n2 / n1
(n1 > n2)
Was ist Totalreflexion?
Totalreflexion bedeutet:
Alles Licht wird reflektiert. Kein Licht tritt in das optisch dünnere Medium über.
Voraussetzungen:
Übergang vom optisch dichteren ins optisch dünnere Medium
Einfallswinkel größer als der Grenzwinkel
Was unterscheidet Hohl-, Wölb- und ebene Spiegel?
Ebener Spiegel: flache Oberfläche
Hohlspiegel: nach innen gewölbt (konkav)
Wölbspiegel: nach außen gewölbt (konvex)
Gebogene Spiegel verzerren das Bild (z. B. Zylinderspiegel im Lachkabinett)
Frage: Wie entstehen Hohl- und Wölbspiegel aus einer Kugel?
Schneidet man eine verspiegelte Kugel an:
Innenseite → Hohlspiegel
Außenseite → Wölbspiegel
Wie bestimmt man das Einfallslot?
Radius zum Auftreffpunkt zeichnen
Radius steht senkrecht auf der Tangente → ergibt das Lot
Welche Punkte und Linien sind wichtig?
M = Krümmungsmittelpunkt
O = optischer Mittelpunkt
Verbindung M–O = optische Achse
Was passiert mit einem Strahl durch M?
Trifft senkrecht auf den Spiegel
Wird auf sich selbst zurückgeworfen
Was passiert mit parallelen Strahlen?
Werden zum Brennpunkt F reflektiert
F liegt in der Mitte zwischen M und O
Nur achsennah gilt dies exakt
Was passiert mit Randstrahlen?
Treffen sich nicht im Brennpunkt
Bilden eine Kurve (Katakaustik)
Wie nutzt man Hohlspiegel zur Bündelung von Licht?
Nur Spiegelbereiche nahe der optischen Achse verwenden
Welche Strahlen braucht man?
Mittelpunktsstrahl → reflektiert zurück
Parallelstrahl → geht durch Brennpunkt
Brennstrahl → wird parallel reflektiert
Wie entsteht das Bild?
Schnittpunkt der reflektierten Strahlen = Bildpunkt
Bildarten je nach Gegenstandsweite g bei g < f
virtuell
vergrößert (z. B. Rasierspiegel)
Bildarten je nach Gegenstandsweite g bei g = f
kein Bild
Bildarten je nach Gegenstandsweite g bei f < g < 2f
reell
Bildarten je nach Gegenstandsweite g bei g = 2f
gleich groß
Was bedeuten die Größen bei der Spiegelungen?
g = Gegenstandsweite
b = Bildweite
f = Brennweite
r = Radius = 2f
G = Gegenstandshöhe
B = Bildhöhe
Wie berechnet man die Bildlage?
Wie berechnet man die Bildgröße?
B/G = b/g
→ nennt man Abbildungsmaßstab
: Warum sind Autoscheinwerfer parabelförmig?
Alle Strahlen aus dem Brennpunkt verlaufen parallel
Licht wird optimal nach vorne gelenkt
Wie entsteht das Bild beim Wölbspiegel?
Strahlen scheinen hinter dem Spiegel zusammenzulaufen
Bild ist:
verkleinert
Wo werden Wölbspiegel eingesetzt?
Verkehrsspiegel
Auto-Außenspiegel → großes Sichtfeld
Wie liegen einfallender Strahl, Lot und reflektierter Strahl zueinander?
Sie liegen in derselben Ebene.
Frage: Was passiert, wenn der Einfallswinkel verändert wird?
Antwort: Der Reflexionswinkel ändert sich im gleichen Maß.
Was bedeutet „Der Lichtweg ist umkehrbar“?
: Licht kann denselben Weg in entgegengesetzter Richtung zurücklegen.
Was reflektiert ein Spiegel?
Alles Licht, das von einem Gegenstand ausgeht.
Was ist ein virtuelles Bild?
Ein Bild, das nur scheinbar hinter dem Spiegel entsteht und nicht auf einem Schirm aufgefangen werden kann.
Welche Eigenschaften hat das Bild im ebenen Spiegel?
seitenverkehrt
gleich weit hinter dem Spiegel wie der Gegenstand davor
Wie verändert sich das Spiegelbild, wenn sich der Gegenstand bewegt?
Entfernt sich der Gegenstand vom Spiegel, entfernt sich das Bild gleich weit nach hinten. Nähert er sich, nähert sich das Bild ebenfalls.
Wann nennt man ein Bild reell?
Wenn es auf einem Schirm aufgefangen werden kann.
Kann ein ebener Spiegel ein reelles Bild erzeugen?
Nein
Wie nennt man den vom Spiegel zurückkommenden Strahl?
reflektierter Strahl
Was versteht man unter Reflexion von Licht?
: Reflexion ist die Eigenschaft von Oberflächen, auftreffendes Licht zurückzuwerfen.
as passiert mit Licht auf einer rauen Oberfläche?
Das Licht wird in viele Richtungen gestreut (diffuse Reflexion). Dadurch ist der Gegenstand aus verschiedenen Blickwinkeln sichtbar.
Wie verhält sich Licht auf glatten, polierten Flächen?
Das Licht wird nur in eine bestimmte Richtung reflektiert (gerichtete Reflexion).
Eine gedachte Senkrechte auf der Oberfläche am Auftreffpunkt des Lichtstrahls.
Der Winkel zwischen dem einfallenden Lichtstrahl und dem Einfallslot.
Was ist der Reflexionswinkel?
Antwort: Der Winkel zwischen dem reflektierten Strahl und dem Einfallslot.
Wie lautet das Reflexionsgesetz?
Was ist ein selbstleuchtender Körper?
Ein Körper, der eigenes Licht erzeugt und aussendet (z. B. Sonne, Kerze).
Wann kann man nicht selbstleuchtende Körper sehen?
Wenn sie von einer Lichtquelle angestrahlt werden und das Licht in unser Auge reflektieren.
Wann kann man Lichtstrahlen in der Luft sehen?
Nur wenn das Licht auf Teilchen trifft (z. B. Nebel, Staub).
Frage: Wie breitet sich Licht aus?
Licht breitet sich geradlinig aus.
Frage: Was entsteht, wenn eine punktförmige Lichtquelle auf ein Hindernis trifft?
Ein scharf begrenzter Schatten.
Frage: Was ist ein Kernschatten?
Ein Bereich, in den kein Licht gelangt → vollständig dunkel.
Frage: Was ist ein Halbschatten?
Ein Bereich, in den nur ein Teil des Lichts gelangt → teilweise hell.
Frage: Was passiert bei zwei Lichtquellen?
Es entstehen Kernschatten und Halbschatten.
Frage: Wie verändert sich der Schatten bei einer großen Lichtquelle (z. B. Leuchtstoffröhre)?
Der Übergang vom Kernschatten zum Halbschatten ist fließend.
Frage: Wann entsteht eine Mondfinsternis?
Wenn Erde zwischen Sonne und Mond steht und der Mond in den Erdschatten gerät.
Frage: Warum gibt es nicht jeden Monat eine Mondfinsternis?
Weil die Umlaufbahnen von Erde und Mond leicht gegeneinander geneigt sind.
Frage: Wann entsteht eine Sonnenfinsternis?
Wenn der Mond zwischen Sonne und Erde steht und sein Schatten auf die Erde fällt.
Frage: Warum ist eine totale Sonnenfinsternis nur in einem schmalen Streifen sichtbar?
Weil der Kernschatten des Mondes nur einen kleinen Bereich der Erde trifft.
Frage: Was passiert, wenn ein Körper Licht vollständig durchlässt?
Er wirft keinen Schatten (z. B. Glas).
Frage: Warum erscheint ein Körper schwarz?
Weil er das auftreffende Licht vollständig absorbiert.
Frage: Können Körper Licht gleichzeitig reflektieren, absorbieren und durchlassen?
Ja, z. B. Wasser.
Frage: Warum entsteht in einer Lochkamera ein Bild?
Weil Licht sich geradlinig ausbreitet und nur durch ein kleines Loch fällt.
Frage: Wie ist das Bild in der Lochkamera?
auf dem Kopf
Frage: Wovon hängt die Bildgröße ab?
Von der Länge der Kamera:
lang → großes Bild
kurz → kleines Bild
Frage: Wie groß ist die Lichtgeschwindigkeit?
ca. 300.000 km pro Sekunde (genauer: 299.790.000 m/s).
Frage: Wie lange braucht Licht von der Erde zum Mond?
Etwas mehr als 1 Sekunde.
Frage: Wie oft könnte Licht in einer Sekunde die Erde umrunden?
Etwa 7,5-mal um den Äquator.
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